BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH PHTHALATE
TRONG MẪU NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP
SẮC KÍ KHÍ GHÉP NỐI KHỐI PHỔ (GC/MS)
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN THỊ NGỌC ÁNH

Hà Nội - Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực
và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Những số liệu trong các
bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập
từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Học viên

Nguyễn Thị Ngọc Ánh

i


LỜI CẢM ƠN
Em xin cảm ơn đến các quý thầy cô, đặc biệt các thầy cô trong Khoa Môi trường,
trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tận tình và truyền đạt kiến thức
cho em trong suốt thời gian học tập tại trường.
Em đặc biệt gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Trần Mạnh Trí và PGS.TS. Lê Thị

1.1.6. Một số tiêu chuẩn về giới hạn của phthalate trong môi trường, thực phẩm và
hiện trạng, mức độ ô nhiễm của phthalate trong mẫu đồ uống, nước mặt .................... 12
1.2. Phương pháp phân tích ........................................................................................... 16
1.2.1. Phương pháp sắc kí khí ....................................................................................... 16
1.2.2. Detector khối phổ trong hệ thống GC/MS .......................................................... 18
1.3. Các thông số cơ bản của phương pháp phân tích ................................................... 20
1.3.1. Độ thu hồi ............................................................................................................ 20
1.3.2. Độ lặp lại của phương pháp................................................................................. 20
1.3.3. Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng.............................................................. 21
1.3.4. Khoảng tuyến tính ............................................................................................... 21
1.4. Khái quát một số đặc điểm tự nhiên, kinh tế-xã hội của một số quận của thành phố
Hà Nội............................................................................................................................ 21
1.4.1. Điều kiện tự nhiên ............................................................................................... 21
1.4.2. Điều kiện kinh tế - xã hội .................................................................................... 22
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 24
2.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................. 24
2.2. Hóa chất, thiết bị..................................................................................................... 24
2.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 25
2.3.1. Phương pháp thu thập, kế thừa số liệu ................................................................ 25
2.3.2. Phương pháp lấy mẫu, bảo quản, xử lý và phân tích mẫu................................... 25
2.3.3. Phương pháp thống kê, thu thập, phân tích, tổng hợp số liệu ............................. 33
2.3.4. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................... 33

3


CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................... 34
3.1. Xác nhận giá trị sử dụng phân tích đồng thời một số phthalate trong mẫu nước... 34
3.1.1. Lựa chọn cột tách sắc ký ..................................................................................... 34
3.1.2. Khảo sát chương trình nhiệt độ ........................................................................... 34


chính thống

Benzylbutyl phthalate

IDL

Instrumental Detection Dimit

IQL

Instrumental Quantification Limit Giới hạn định lượng của thiết bị

DBP

Di-n-butylphthalate

DCHP

Dicyclohexyl phthalate

DEHP

Di-2-ethylhexyl phthalate

DEP

Diethyl phthalate

DiBP


Mass Spectrometry

Khối phổ

Method Quantification Limit

Giới hạn định lượng của phương pháp

Standard Deviation

Độ lệch chuẩn

MDL
MS
MQL
SD
TCVN
RSC

Tiêu chuẩn Việt Nam
Relative Standard Deviation

5

Độ lệch chuẩn tương đối


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Một số phthalate thường gặp ..........................................................................3

Bảng 3.7: Độ thu hồi, độ lặp lại của các d4 -phthalate trong mẫu trắng

40

Bảng 3.8: Lượng phthalate trong mẫu trắng

41

Bảng 3.9: Nồng độ của phthalate trong mẫu nước đồ uống

43

Bảng 3.10: So sánh nồng độ phthalate trong nước đồ uống

46

Bảng 3.11: Nồng độ của phthalate trong mẫu nước tại sông Tô Lịch

51

Bảng 3.12: Nồng độ của phthalate trong mẫu nước tại sông Kim Ngưu

52

Bảng 3.13: Kết quả so sánh với một số nghiên cứu

54

6


mềm hoặc linh hoạt hơn, sản xuất các sản phẩm chăm sóc cá nhân, đồ gia dụng, vật
liệu xây dựng, thiết bị y tế, đồ chơi, bao bì thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm, dầu
gội. Con người tiếp xúc với phthalate thông qua con đường ăn uống, hô hấp, hấp thụ
qua da và do đó chúng được tìm thấy trong sữa, huyết thanh và nước tiểu. Phthalate có
thể được chuyển hóa thành các hợp chất độc hại hơn trong cơ thể con người, gây ảnh
hưởng lớn đến sức khỏe của con người. Hiện nay phthalate đang được nhiều nhà khoa
học quan tâm và nghiên cứu trong môi trường như không khí, thực phẩm, nước tiểu...
Tuy nhiên nghiên cứu về sự có mặt của phthalate trong nước tại Việt Nam còn chưa
nhiều và cũng chưa có phương pháp tiêu chuẩn để đánh giá hàm lượng phthalate trong
một số loại mẫu nước cụ thể . Do đó em chọn đề tài : “Nghiên cứu xác định
phthalate trong mẫu nước bằng phương pháp sắc kí khí ghép nối khối phổ
(GC/MS)”
Mục tiêu của đề tài:
- Xác nhận giá trị sử dụng phương pháp phân tích đồng thời một số phthalate
trong nước.
- Xác định hàm lượng phthalate trong mẫu đồ uống, và một số mẫu nước tại khu
vực nội đô Hà Nội, bước đầu đánh giá mức độ ô nhiễm phthalate trong mẫu nghiên
cứu.
Nội dung nghiên cứu:

1


a. Xác nhận giá trị sử dụng phương pháp phân tích các hợp chất phthalate trong
mẫu nước:
- Lựa chọn điều kiện phân tích sắc ký phù hợp để xác định đồng thời một số chất
phthalate trên thiết bị sắc kí khí ghép nối khối phổ (GC/MS).
- Xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của thiết bị và của phương
pháp, độ thu hồi, độ lặp lại, đối với các chất nhóm phthalate
- Xây dựng phương trình đường chuẩn định lượng các hợp chất phthalate để xác

Bảng 1.1: Một số phthalate thường gặp
STT

Tên gọi

Viết tắt

1

Dimethyl
phthalate

DMP

Công thức phân tử
C10H10O4
M=194.18

3

Công thức cấu tạo


STT

Tên gọi

Viết tắt

2


DnHP

7

Di-2-ethyl
hexyl phthalate

Công thức phân tử

C12H14O4
M=222.24

C14H14O4
M=278.34

C16H22O4
M=278.34

C18H19O4
M=312.36

C20H30O4
M: 334.45

DEHP

C24H38O4
M: 390.56


BzBP

Công thức phân tử

Công thức cấu tạo

C24H38O4
M: 390.56

C14H18O4
M=250

C18H19O4
M=312.36

1.1.2. Tính chất lý hóa của phthalate
Phthalate là các chất có thể ở thể lỏng khan hoặc rắn, trong suốt hoặc gần như
không có màu và rất khó nhận biết mùi vị. Nó tan trong những loại dung môi hữu cơ
thông thường như xăng, dầu, methanol, acetonitril, hexane, chất béo nhưng kém tan
trong nước. Phthalate không tác dụng với các muối nitrate, kiềm, acid hay những chất
oxy hóa mạnh. Khi bị nhiệt phân hủy các phthalate này có khí mùi hơi chát.
Phthalate khác nhau nhiều về tính chất hóa học do độ dài chuỗi khác nhau của
chúng nên sự phân bố của chúng trong các môi trường cũng khác nhau. Trọng lượng
phân tử dao động từ khoảng 194 đến 550 g/mol, độ hòa tan trong nước và hệ số phân
tán octanol- nước tăng theo trọng lượng phân tử, dễ bị hòa tan trong nước ngọt hơn là
nước mặn [39]. Tính chất vật lý, hóa học của một số phthalate trong nghiên cứu được
thể hiện ở bảng 1.2.
Bảng 1.2: Tính chất lý, hoá học của các phthalate trong nghiên cứu này
Nhiệt hóa


o

Áp suất hóa hơi
(mmHg)
-3

o

-3

o

4 mg/L (25 C) 3,08. 10 (25 C)
1080 mg/L

1,65.10 (25 C)


STT

Phthalate

Nhiệt hóa
o

hơi( C)

logKow

Độ tan

4,8

6

DnHP

186

-

7

DEHP

285

7,5

8

DnOP

385

5,22

9

DCHP



(20 C)
0,2 mg/L
o

(25 C)
4,0 mg/L

o

< 0,001 (20 C)
-5

o

-6

o

4,76.10 (25 C)
8,25.10 (25 C)
-5

o

1,4.10 (25 C)
o


là cả số lượng lẫn hoạt động của tinh trùng đều giảm thấp [33].
LD50(Lethal Dose- là liều lượng của hoá chất phơi nhiễm trong cùng một thời
điểm, gây ra cái chết cho 50% (một nửa) của một nhóm động vật dùng thử nghiệm) là

6


một chỉ số có thể đánh giá mức độ độc tính của phthalate và được khảo sát trên chuột
hoặc thỏ [23] như sau:
Bảng 1.3: LD50 của một số phthalate
Phthalate

Ghi chú

LD50

Qua đường tiêu hóa(chuột)

7499 mg/kg

Qua da (thỏ)

20000mg/kg

Qua hít thở (chuột)

25000mg/m/2h

Qua đường tiêu hóa(chuột)


DEHP

Cụ thể độc tính đối với một số phthalate thường gặp như sau:
a) Diethyl phthalate (DEP)
Trong nghiên cứu cho thấy chuột trước khi sinh tiếp xúc với DEP gây ra biến
dạng xương, trì hoãn sự cứng xương ở chuột sơ sinh. Tiếp xúc với DEP trong thời kì
trước khi sinh và cho con bú làm tinh trùng bất thường và giảm testosterone ở chuột
trưởng thành. Chuột đã trưởng thành tiếp xúc với DEP làm trọng lượng gan tăng đáng
kể. Mới đây, Cơ quan bảo vệ môi trường của Hoa kỳ (U.S.EPA) đã đánh giá lại về độc
tính của DEP và kết luận rằng DEP có độc tính nhẹ qua đường miệng và da. Sau khi
xem xét lại, U.S.EPA đã lưu ý về sự tăng xương sườn ở thế hệ sau từ những cá thể mẹ
bị nhiễm độc được quan sát, và kết luận rằng” không có bằng chứng về sự tăng nhạy
cảm khi nghiên cứu về sinh sản ở chuột” [35].
b) Di(2-ethylhexyl) phthalate
Mức độ chuyển hóa DEHP của loài gặm nhấm, động vật có vú và con người
tương đối cao.
Đối với hàm lượng 500-1000mg/kg/ngày không gây ảnh hưởng đến chuột.

7


Từ liều lượng 5000 – 10000 mg/kg/ngày, khi tiếp xúc với chuột khiến giảm trọng
lượng cơ thể, nhưng lại làm tăng khối lượng của thận, tim, não, tuyến thượng thận và
gan.
Sự tăng tỉ lệ mắc bệnh hen suyễn ở trẻ em có liên quan đến sự tăng nồng độ
DEHP trong bụi. DEHP tiếp xúc với trẻ nhỏ, trẻ sơ sinh qua các thiết bị y tế có thể dẫn
đến làm giảm lưu lượng mật và rối loạn phổi bất thường. Một nghiên cứu khác của trẻ
vị thành niên tiếp xúc với DEHP trong quá trình điều trị ECMO như trẻ sơ sinh thì
không có tác dụng phụ với nồng độ hoormone kiểm tra [35].
Chuột tiếp xúc với DEHP trước sinh dẫn đến gây quái thai ở con lai bao gồm

1.1.4. Ứng dụng của phthalate
Phthalate là loại hóa chất công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong ngành nhựa
để tạo ra tính mềm dẻo và độ bền chắc cho sản phẩm. Phthalate cũng là chất có mặt
trong nhiều mặt hàng khác nhau, từ chất tẩy gia dụng đến mỹ phẩm để ổn định màu
sắc và giữ hương thơm. Cùng với việc đóng gói thực phẩm, phthalate cũng được thấy
trong đồ chơi trẻ em, hàng dệt may, đất sét, sơn, dược phẩm, và mực in. Nguồn
phthalate gây sốc nhất có thể là chất bổ sung dinh dưỡng, dược phẩm, và nhiều loại
thuốc, các phụ kiện y tế khác như thiết bị truyền máu cũng có chứa phthalate [35, 42].
Đặc biệt, DEP được dùng làm chất hóa dẻo trong bao phim viên thuốc, nhưng lớp
phim bao này thường rất mỏng cộng với việc sử dụng hàng ngày chỉ một lượng nhỏ
nên coi như lượng vào cơ thể không đáng kể [33, 43].
Những hóa chất nguy hiểm này cũng có thể có mặt trong hầu hết các chất tẩy rửa
gia đình và các vật dụng khác bao gồm thảm và mành tắm.
Nhiều loại thực phẩm được sử dụng hàng ngày như thịt sữa, bơ được đựng trong
những bao bì nhựa có chứa chất phthalate độc hại.
Trên thực tế, các hóa chất này hiện nay cũng có mặt trong không khí và có thể
hấp thụ vào cơ thể thông qua việc hít thở hoặc qua da.
1.1.5. Các nguồn gây ô nhiễm phthalate đến môi trường nước, quá trình chuyển
hóa các phthalate trong cơ thể con người
Các phthalate không có liên kết cộng hóa trị để tổng hợp thành chuỗi polymer
nên nó có thể dễ dàng phơi nhiễm ra môi trường đặc biệt ở nhiệt độ cao [36] từ các sản
phẩm trong quá trình sử dụng và chôn lấp. Sau đó nó đi vào môi trường nước, và được
tích tụ trong các lớp trầm tích [2].
- Trong sản xuất công nghiệp: Sản xuất sơn, nhựa vinyl, cao su, các đồ chơi trẻ
em.
- Các thiết bị y tế (ống I.V có thể chứa 20-40% DEHP theo khối lượng).
- DEHP và các phthalate khác được tìm thấy ở hầu hết các mẫu sữa, kem, bơ,
phô mai ở Anh, Na-uy và Tây Ban Nha.
Cơ quan Hóa chất Châu Âu (ECHA) đã cảnh báo nguy cơ phơi nhiễm phthalate
trên cơ thể người, bên cạnh những nguồn chứa phthalate đặc thù như đồ chơi, đồ dùng,

Đặc biệt với DEHP trong cơ thể con người sẽ được chuyển hóa như sau:

Hình 1.5: Chất DEHP chuyển hóa sang monoester phthalate

Hình 1.6: Chất DEHP chuyển hóa sang MECPP

11


Cơ chế này được đề xuất, nhờ quá trình xác định phthalate trong cơ thể người.
Khi đó, không tìm thấy dạng diester phthalate mà chỉ tìm thấy được dạng monoester
phthalate [17].
Nghiên cứu trên động vật (cụ thể là chuột ở cả hai giống đực và cái) đã cho ta
thấy những kết quả đáng sợ về độc tính của các phthalate này. Theo nghiên cứu, tác
giả V. Zitko đã nêu ra độc tính của các phthalate này trên những con chuột được tiêm
vào một lượng phthalate nhất định. Tất cả các phthalate được kiểm tra đều có những
tác hại ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh sản.
Khối lượng phân tử các phthalate càng thấp thì càng độc hơn so với những
phthalate có gốc rượu từ C6-C9. Các phthalate khi được tiêm vào tĩnh mạch chuột, cơ
thể chuột tích tụ các phthalate lại trong phổi, gan và lá nách với những lượng khác
nhau các phthalate và dần dần làm mất chức năng của các bộ phận đó [37].
Phthalate còn gây xáo trộn nội tiết và các trung tâm hormonally hoạt động bởi vì
khả năng can thiệp vào hệ thống nội tiết trong cơ thể của các phthalate. Tiếp xúc với
phthalate lâu dài sẽ dẫn đến tỷ lệ mắc các bệnh bất thường như hở hàm ếch, các dị tật
và tăng số thai chết trong các nghiên cứu trên động vật thí nghiệm. Hệ thống nhạy cảm
nhất của cơ thể khi tiếp xúc với các phthalate này là hệ sinh sản chưa phát triển hoàn
toàn của nam giới. Khi bị nhiễm các phthalate ở một mức độ, cơ thể bị gia tăng tỷ lệ
tinh hoàn không xuống, tinh hoàn giảm trọng lượng hoặc giảm khoảng cách giữa hậu
môn và cơ sở dương vật. Đối với nữ giới, khi các phthalate tiếp xúc lâu dài với cơ thể
sẽ gây ra xáo trộn nội tiết, gây tăng tiết hormon nữ tính, làm cho trẻ nữ bị dậy thì sớm

DEHP

DIDP

DINP

(mg/kg)

(mg/kg)

(mg/kg)

(mg/kg)

(mg/kg)

Trong đồ chơi trẻ em bằng
nhựa tại Canada, EU, US

≤1000

≤1000

≤1000

≤1000

≤1000

Trong chai nhựa hoặc vỏ


Đối tượng áp dụng

Giới hạn (w/w %)

Đồ chơi trẻ em

DEHP, DBP, BBP ≤
Sản phẩm chăm sóc dành
0,1%
cho trẻ dưới 3 tuổi

Châu Âu (EU)

Đồ chơi trẻ em và các sản DINP, DIDP, DNOP ≤
phẩm được cho vào miệng
0,1%
BBP: hạn chế

Mỹ phẩm

DBP, DEHP: cấm

Chai nhựa, vỏ bọc thức ăn

13

BBP ≤ 0,03%
DBP ≤ 0,03%


4 tuổi có thể cho vào miệng
Đồ chơi trẻ em và các sản DEHP, DBP, BBP ≤
phẩm cho trẻ em dưới 3 tuổi 0,1%

Argentina

Đồ chơi trẻ em và các sản DEHP,
DBP,
BBP,
phẩm cho trẻ em có thể cho DINP, DIDP, DNOP ≤
vào miệng
0,1%
Đồ chơi ethenylvinyl và các DEHP, DBP, BBP ≤
sản phẩm cho trẻ em
0,1%

Brazil

DEHP,
DBP,
BBP,
Đồ chơi ethenylvinyl và sản
DINP, ĐIP, DNOP ≤
phẩm cho trẻ dưới 3 tuổi
0,1%
Đồ chơi nhựa tổng hợp

Nhật Bản

DEHP: cấm

1.153 đến 7.867 μg/ L, với di (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) chiếm ưu thế. Dimethyl
phthalate (DMP), diethyl phthalate (DEP), di-n-butyl phthalate (DBP) và DEHP đã có
mặt trong tất cả các mẫu nước được phân tích. Nồng độ tổng phthalate trong dòng
sông Songhua ban đầu được chứng minh là giảm, với sự gia tăng sau đó được phát
hiện do dòng chảy từ các nhánh bị nhiễm phthalate có nồng độ cao hơn [44]. Một
nghiên cứu khác về sự hiện diện của phthalate trong sông Kaveri, Ấn Độ có tổng
phthalate trong các mẫu nước dao động trong khoảng từ 313 đến 1.640 ng /L, diethyl
phthalate (DEP) và dimethyl phthalate (DMP) đã được tìm thấy trong mọi mẫu, trong
khi butylbenzyl phthalate (BBzP) và diethylhexyl phthalate (DEHP) được phát hiện
trong 92% mẫu nước [45]. Tại cửa sông Pearl, Trung Quốc tổng nồng độ 6 phthalate
lần lượt là từ 0,5 đến 28,1g/L, nồng độ cao nhất được phát hiện vào mùa hè. Nồng độ
phthalate cao hơn được tìm thấy ở khu vực Yamen (YM) và Humen (HM) so với các
khu vực khác. Bis (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) và dibutyl phthalate (DBP) được
tìm thấy từ 61 đến 95% phthalate trong nước [46]. Nguồn và sự phân bố của các

15


phthalate đã được ghi nhận toàn diện ở nhiều sông, cửa sông và bờ biển bao gồm:
Cảng Cao Hùng, Đài Loan (Chen và cộng sự. 2013), Vịnh Marseille, Mediter- biển
ranean (Paluselli và cộng sự. 2018), cửa sông Trường Giang, Chia (Zhang và cộng sự.
2018), sông Juilong, Trung Quốc (Li và cộng sự. 2017), biển Địa Trung Hải và sông
Rhone (Paluselli và cộng sự. 2018).
Sự hiện diện của phthalate trong mẫu đồ uống như nước uống trong chai PET từ
nhỏ hơn giới hạn định định lượng của phương pháp (DMP) tới 0,54 ±0,03 ng/mL
(DEP), 0,17 ±0,04 ng/mL (DBP), 0,39 ±0,04 ng/mL (DEHP); nước uống trobg chai PE
có hàm lượng phthalate tương đối thấp từ nhỏ hơn giới hạn định định lượng của
phương pháp (DBP, DEHP) tới 0,27 ±0,02 ng/mL (DMP) [40]. Trong nghiên cứu của
(Jasna Bosnir và cộng sự. 2007) nước giải khát chứa C7H5NaO2 với 0,23 ng/mL
(DMP), 0,20 ng/mL (DEP), 0,14 ng/mL DEHP; nước giải khát chứa C6H7KO2 với 3

chất được tách ra khỏi nhau. Do phải được hóa hơi để có thể được lôi cuốn đi do đó,
sắc kí khí chỉ áp dụng cho các chất có khả năng bay hơi ở nhiệt độ tiến hành sắc ký
[4,5].
Cấu tạo của một hệ thống sắc ký cơ bản bao gồm những thành phần chính sau:
Khí mang và hệ thống điều chỉnh khí
Cổng bơm mẫu
Cột sắc ký, lò cột
Detector (đầu dò)
Máy tính dùng để điều khiển thiết bị, ghi nhận và lưu giữ kết quả
Có 2 loại cột: cột nhồi và cột mao quản.
Cột nhồi: pha tĩnh được nhồi vào trong cột, cột có đường kính 2-4mm và chiều
dài 2-3m.
Cột mao quản: pha tĩnh được phủ mặt trong (độ dày màng pha tĩnh 0,2-0,5µm),
cột có đường kính trong 0,1-0,5mm và chiều dài 30-100m.
Đầu dò (detector) dùng phát hiện tín hiệu để định tính và định lượng các chất cần
phân tích. Có nhiều loại đầu dò khác nhau tùy theo mục đích phân tích:
FID (Flame Ioniation Detetor): ion hóa ngọn lửa
TCD (Thermal Conductivity Detector): đầu dò dẫn nhiệt
ECD (Electron Capture Detector): đầu dò cộng kết điện tử
FPD (Flame Photometric Detector): đầu dò quang hóa ngọn lửa
NPD (Nitrogen Phospho Detector)
MS (Mass Spectrometry): đầu dò khối phổ [5].

Hình 1.7: Hệ thống sắc ký khí
17